微波化學技術對脫磷去氮的特效
來源：北京潤澤(ze)東方環保(bao)工程(cheng)有(you)限公司 閱讀：1957 更(geng)新(xin)時間：2011-07-21 09:56水(shui)(shui)(shui)體富營(ying)養化是(shi)世界(jie)性問題，富營(ying)養化的水(shui)(shui)(shui)體導致藻類爆發、使(shi)水(shui)(shui)(shui)體缺氧(yang)，嚴重危害水(shui)(shui)(shui)中(zhong)的生物鏈(lian)，短時(shi)間內就可(ke)致水(shui)(shui)(shui)生植物和(he)(he)(he)水(shui)(shui)(shui)生動物消(xiao)亡腐敗，惡化后(hou)的水(shui)(shui)(shui)資源(yuan)將喪失使(shi)用價值(zhi)。大量的事(shi)實和(he)(he)(he)研究(jiu)已經證明，污水(shui)(shui)(shui)中(zhong)的氮(dan)和(he)(he)(he)磷是(shi)導致受納水(shui)(shui)(shui)體富營(ying)養化的主要原因之一。因此，如何經濟有效(xiao)地將磷和(he)(he)(he)氨氮(dan)從污水(shui)(shui)(shui)中(zhong)去除，讓凈(jing)化后(hou)的污水(shui)(shui)(shui)回歸(gui)自然，是(shi)維系人與(yu)環境(jing)和(he)(he)(he)諧相處的一個沉重和(he)(he)(he)嚴肅的事(shi)情(qing)。
常規的(de)污(wu)水(shui)處(chu)理(li)技術主要去(qu)除有機物和(he)(he)懸浮固體，對氮(dan)(dan)和(he)(he)磷(lin)(lin)的(de)去(qu)處(chu)效(xiao)率較低。許(xu)多發達國家對排放污(wu)水(shui)中的(de)氮(dan)(dan)和(he)(he)磷(lin)(lin)含量都做了限定(ding)，并(bing)要求污(wu)水(shui)處(chu)理(li)廠達到除氮(dan)(dan)除磷(lin)(lin)的(de)要求。傳統(tong)的(de)污(wu)水(shui)脫(tuo)氮(dan)(dan)除磷(lin)(lin)的(de)技術可分為物理(li)法、化學法和(he)(he)生(sheng)(sheng)物法等。由于(yu)不同菌的(de)最佳生(sheng)(sheng)長(chang)環境不同，脫(tuo)氮(dan)(dan)與除磷(lin)(lin)之間存在(zai)著矛盾。實際應用中經(jing)常出現脫(tuo)氮(dan)(dan)效(xiao)果好時(shi)除磷(lin)(lin)效(xiao)果較差，而除磷(lin)(lin)效(xiao)果好時(shi)脫(tuo)氮(dan)(dan)效(xiao)果不佳。因此(ci)，常規生(sheng)(sheng)物脫(tuo)氮(dan)(dan)除磷(lin)(lin)工(gong)藝(yi)流程存在(zai)著影響(xiang)該工(gong)藝(yi)有效(xiao)運行的(de)相互影響(xiang)和(he)(he)制約的(de)因素，主要表現為：
①厭氧(yang)與缺氧(yang)段污泥(ni)量的(de)分配比(bi)影響磷釋(shi)放(fang)或硝態氮反硝化(hua)的(de)效果，厭氧(yang)段污泥(ni)量比(bi)例(li)大則磷釋(shi)放(fang)效果好(hao)，但反硝化(hua)效果差(cha)；反之，則反硝化(hua)效果好(hao)，而磷釋(shi)放(fang)效果差(cha)；
②原(yuan)污水經厭氧段(duan)進入缺(que)氧段(duan)，磷(lin)釋(shi)放(fang)與(yu)硝態氮反硝化(hua)爭奪碳(tan)源，當原(yuan)水中碳(tan)源不足時，磷(lin)釋(shi)放(fang)或反硝化(hua)不完全；
③硝化菌世代繁殖時間長(chang)，要(yao)求較長(chang)的污(wu)泥齡，但磷從系(xi)統中被去除主要(yao)是通過剩(sheng)余污(wu)泥的排放，因此(ci)要(yao)提高除磷效率則要(yao)求短(duan)污(wu)泥齡。
對于某些含(han)高濃度氨(an)氮的工(gong)業廢水，由于碳(tan)源不足，總(zong)氮的去除(chu)(chu)率較低，所以(yi)根(gen)據常規脫(tuo)氮除(chu)(chu)磷方(fang)法，在工(gong)藝技術(shu)上存(cun)在諸多問題(ti)。相對而言，微波化學(xue)污(wu)水脫(tuo)磷除(chu)(chu)氮技術(shu)投(tou)資(zi)少、運(yun)行操作簡單、無(wu)二次污(wu)染(ran)而被(bei)廣(guang)泛應用。
微(wei)波(bo)化(hua)學(xue)污(wu)水(shui)處理(li)工藝去除氨(an)氮的(de)技(ji)術(shu)原理(li)微(wei)波(bo)對流體(ti)中物質(zhi)進(jin)行選擇性(xing)加熱，它(ta)通過微(wei)波(bo)場(chang)對吸波(bo)物質(zhi)的(de)選擇性(xing)加熱、低溫催化(hua)、快速穿透等(deng)功能，達到去污(wu)除濁(zhuo)殺菌的(de)效果。
微(wei)(wei)波化(hua)學(xue)污(wu)水(shui)處(chu)理(li)(li)技術的(de)基礎(chu)是“極性分(fen)子(zi)理(li)(li)論”。根(gen)據此“極性分(fen)子(zi)理(li)(li)論”，微(wei)(wei)波不(bu)僅(jin)可以加快化(hua)學(xue)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)，在(zai)一定條件(jian)下也能抑制反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)的(de)進行(xing)。除(chu)此之外，微(wei)(wei)波還(huan)(huan)可以改變(bian)(bian)(bian)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)的(de)途(tu)徑。微(wei)(wei)波對化(hua)學(xue)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)的(de)作用除(chu)了對反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)加熱(re)引起反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)速率改變(bian)(bian)(bian)以外，還(huan)(huan)具有電磁場對反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)分(fen)子(zi)間(jian)行(xing)為的(de)直接作用而(er)引起的(de)所(suo)謂“非(fei)熱(re)效應(ying)(ying)(ying)(ying)”。微(wei)(wei)波對反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)的(de)作用程度除(chu)了與(yu)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)類(lei)型有關外，還(huan)(huan)與(yu)微(wei)(wei)波的(de)強度、頻率、調制方式及環境條件(jian)有關。此外，由于化(hua)學(xue)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)是一個非(fei)平衡系統，舊的(de)物(wu)質在(zai)不(bu)斷消(xiao)耗，新的(de)物(wu)質在(zai)不(bu)斷生成，各相界面(mian)可能發生隨機的(de)變(bian)(bian)(bian)化(hua)；與(yu)此同時系統的(de)宏觀電磁特性也在(zai)發生變(bian)(bian)(bian)化(hua)，而(er)且(qie)在(zai)微(wei)(wei)波輻(fu)射下這種變(bian)(bian)(bian)化(hua)還(huan)(huan)與(yu)所(suo)用的(de)微(wei)(wei)波緊密(mi)相關。
然而(er)(er)，許多有機(ji)化(hua)(hua)(hua)合物都不直(zhi)接明顯地吸收微(wei)(wei)波(bo)，但可以(yi)利(li)用(yong)某(mou)種強烈吸收微(wei)(wei)波(bo)的(de)“敏化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)”把(ba)(ba)微(wei)(wei)波(bo)能(neng)傳(chuan)給(gei)這些(xie)物質而(er)(er)誘(you)發化(hua)(hua)(hua)學反(fan)應(ying)。利(li)用(yong)這些(xie)“敏化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)”就可以(yi)在微(wei)(wei)波(bo)輻射下實現某(mou)些(xie)催化(hua)(hua)(hua)反(fan)應(ying)，這就是所謂微(wei)(wei)波(bo)誘(you)導催化(hua)(hua)(hua)反(fan)應(ying)。高強度連續波(bo)微(wei)(wei)波(bo)輻射聚焦到某(mou)種“敏化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)”的(de)表面，由于“敏化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)”表面點(dian)位(wei)與微(wei)(wei)波(bo)能(neng)的(de)強烈相(xiang)互作用(yong)，微(wei)(wei)波(bo)能(neng)將被轉變成熱能(neng)，從而(er)(er)使某(mou)些(xie)表面點(dian)位(wei)選擇(ze)性的(de)被很(hen)快加熱至很(hen)高溫(wen)度（例如(ru)很(hen)容易(yi)超1400℃）。盡管反(fan)應(ying)其(qi)中的(de)水沒有明顯升溫(wen)，但已產生(sheng)高溫(wen)高壓的(de)作用(yong)，當水中的(de)有機(ji)污染物與受激發的(de)表面點(dian)位(wei)接觸時卻可發生(sheng)反(fan)應(ying)。“敏化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)”的(de)作用(yong)不僅僅在于把(ba)(ba)熱能(neng)聚焦，而(er)(er)且還可以(yi)借它與反(fan)應(ying)物和產物相(xiang)互作用(yong)的(de)選擇(ze)性而(er)(er)影(ying)響反(fan)應(ying)的(de)進程(cheng)。
微(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)波(bo)化(hua)學污(wu)水處(chu)理技術就是利用(yong)微(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)波(bo)對化(hua)學反應的(de)(de)(de)(de)(de)這些(xie)作(zuo)用(yong)，對水中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)污(wu)染(ran)物(wu)通過物(wu)理及(ji)化(hua)學作(zuo)用(yong)進行降解(jie)、轉化(hua)，使(shi)水中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)膠原(yuan)(yuan)體(ti)絮(xu)凝沉淀(dian)， 微(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)波(bo)在(zai)(zai)(zai)處(chu)理水中(zhong)(zhong)污(wu)染(ran)物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)時候，特(te)別是對水中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)細菌(jun)、藻類(lei)等微(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)有極(ji)(ji)強的(de)(de)(de)(de)(de)殺滅作(zuo)用(yong)。其(qi)作(zuo)用(yong)原(yuan)(yuan)理是由于微(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)波(bo)輻射(she)的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)效應，即(ji)微(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)波(bo)輻射(she)場(chang)照射(she)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)體(ti)，引(yin)起(qi)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)體(ti)組(zu)織器官的(de)(de)(de)(de)(de)加(jia)(jia)熱(re)作(zuo)用(yong)而產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)理影響(xiang)和抑制、傷(shang)害(hai)作(zuo)用(yong)。組(zu)成(cheng)(cheng)細胞(bao)的(de)(de)(de)(de)(de)極(ji)(ji)性分子(zi)在(zai)(zai)(zai)外加(jia)(jia)微(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)波(bo)場(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)下(xia)升(sheng)溫(wen)(wen)發(fa)熱(re)，從(cong)(cong)而導致生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)體(ti)細胞(bao)組(zu)織溫(wen)(wen)度升(sheng)高。當(dang)微(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)波(bo)功(gong)(gong)率(lv)密度較(jiao)大，生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)體(ti)產熱(re)過多(duo)，超過了(le)體(ti)溫(wen)(wen)調節能(neng)力，生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度平衡功(gong)(gong)能(neng)失調，體(ti)溫(wen)(wen)上(shang)升(sheng)，于是生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)體(ti)發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)生(sheng)(sheng)(sheng)理功(gong)(gong)能(neng)紊亂(luan)并發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)病理變化(hua)，進而死亡。水中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)磷(lin)和氨氮(dan)在(zai)(zai)(zai)微(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)波(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)強化(hua)下(xia)與(yu)(yu)敏化(hua)劑(ji)相結合，發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)劇(ju)烈的(de)(de)(de)(de)(de)催化(hua)、物(wu)理化(hua)學反應，轉化(hua)成(cheng)(cheng)不可(ke)溶物(wu)質或氣體(ti)從(cong)(cong)水中(zhong)(zhong)分離，水中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)大分子(zi)、難降解(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)有機污(wu)染(ran)物(wu)在(zai)(zai)(zai)微(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)波(bo)及(ji)添(tian)加(jia)(jia)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)共同作(zuo)用(yong)下(xia)，被分解(jie)為(wei)(wei)小分子(zi)，與(yu)(yu)添(tian)加(jia)(jia)劑(ji)結合生(sheng)(sheng)(sheng)成(cheng)(cheng)速(su)沉絮(xu)體(ti)物(wu)去除；金屬(shu)離子(zi)可(ke)直(zhi)接與(yu)(yu)添(tian)加(jia)(jia)劑(ji)結合生(sheng)(sheng)(sheng)成(cheng)(cheng)速(su)沉絮(xu)體(ti)物(wu)沉淀(dian)；氨氮(dan)轉化(hua)為(wei)(wei)氨氣逸(yi)出，或固體(ti)氮(dan)沉入泥池中(zhong)(zhong)；水中(zhong)(zhong)磷(lin)轉化(hua)為(wei)(wei)不可(ke)溶解(jie)磷(lin)酸(suan)鹽沉淀(dian)去除。由此(ci)達(da)到真正(zheng)的(de)(de)(de)(de)(de)脫氮(dan)除磷(lin)。
